Sıcaklığın dislokasyonların hareketine etkisi

Bir kristal yapıda yer alan dislokasyon sayısı ile sıcaklık arasında, tek atomluk boşluklarda (İngilizce: vacancy) olduğu gibi, doğrudan bir ilişki bulunmuyor. Bir kristalde bulunması beklenen boşluk sayısı sıcaklık arttıkça artmasına rağmen, benzer bir artışı dislokasyon sayısında gözlemlemiyoruz. Kristal yapıdaki atomların sıcaklığa bağlı titreşimleri, atomların kafes içinde gezinmesini kolaylaştırarak boşluklar ortaya çıkarabilse de, bu titreşimlerin bir dislokasyon oluşturmak için gereken bir sıra boşluğu yaratabilmesi mümkün olmuyor. Sıcaklık arttığında, zaman zaman, yapıdaki bazı boşluklar sıralanarak, bir önceki konuda bahsettiğimiz Frank kısmi dislokasyonlarının ortaya çıkmasını sağlayabiliyor. Fakat bu işleyişin, dislokasyon sayısını sıcaklığa bağlı hale getirecek kadar etkili olduğunu söyleyemeyiz.

Sıcaklığın artması dislokasyon sayısını doğrudan etkilemiyor; fakat, dislokasyonların hareketlenmesini sağlayarak malzemenin bir miktar toparlanmasına (İngilzce: recovery), yani sahip olduğu gerinimi azaltmasına yol açabiliyor. Bu toparlanmanın ayrıntılarını ilerleyen konulara bırakıp, şimdilik sıcaklığın dislokasyonların nasıl hareketlenmesini sağladığına bakalım.

Atomların sıcaklığa bağlı titreşimleri, bir dislokasyonun bütün bir sıra halinde kafes içinde gezinmesini sağlayamıyor. Fakat, dislokasyonun kendi kayma düzleminin üstünde ya da altında yer alan bir başka paralel düzleme geçmesine yol açabiliyor. Tırmanma (İngilzce: climb) adını verdiğimiz bu işleyiş, tahmin edebileceğiniz gibi, dislokasyonun tek bir adımda bir başka düzleme geçmesiyle gerçekleşmiyor. Bu süreç, genellikle atomların teker teker ya da ufak gruplar halinde, eksik atom sırasındaki boşluklarla yer değiştirmesiyle ilerliyor. Bu nedenle, bir dislokasyon bir başka düzleme tırmandığında, bu işlem tek adımda değil, dislokasyonun basamaklar (İngilizce: jog) oluşturarak tırmanmasıyla gerçekleşiyor.

Tırmanma işlemi, temel olarak, dislokasyonun üzerinde kalan yarım düzlemin ucunun, bir birim yukarı ya da aşağı hareket etmesi anlamına geliyor. Vida işleyişinde, kenar dislokasyonunda olduğu gibi yarım bir düzlem olmaması nedeniyle, tırmanmayı yalnızca kenar dislokasyonlarında gözlemliyoruz. Vida dislokasyonlarının başka bir düzleme geçmesini sağlayan işleyişe ise çapraz kayma (İngilizce: cross-slip) adını veriyoruz.

Yüksek sıcaklıkta atomların kristal içinde daha kolay yayılabilmesi (İngilizce: diffusion) nedeniyle, tırmanma yüksek sıcaklıkta ortaya çıkıyor. Bu kabiliyetleri sayesinde dislokasyonlar, düşük sıcaklıkta ilerlemelerini engelleyen yabancı atomların ya da diğer dislokasyonları bulunduğu düzlemlerden ayrılıp, bir başka kayma düzlemi üzerinde kaymaya devam edebiliyorlar. Bu da, metallerin yüksek sıcaklıkta daha kolay şekil değiştirebilmelerini sağlıyor.


Devamı: